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LE SITE DES MASSES FILTRANTES BIOLOGIQUES NON SÉLECTIVES
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Traitement biologique

Le principal objectif du traitement des eaux usées est de permettre l'élimination des effluents d'origine humaine et industrielle sans créer de risques pour la santé ni de dommages inacceptables pour l'environnement. Les eaux usées domestiques et industrielles ainsi que, généralement, les eaux de ruissellement des zones urbaines, sont acheminées via le réseau des égouts vers les usines pour permettre leur traitement sûr et économique, ainsi que pour traiter et éliminer les boues résiduelles.

Le traitement conventionnel des eaux usées associe des procédés physiques, chimiques et biologiques à des opérations visant à extraire les particules, les matières organiques et, parfois même, les nutriments que renferment les eaux usées. Le concept des méthodes totalement biologiques pour le traitement des eaux usées consiste à faire entrer en contact avec l'eau des bactéries (des cellules) qui se nourrissent de la matière organique contenue dans les eaux usées, ce qui réduit leur contenu DBO (Demande Biochimique en Oxygène). En d'autres termes, l'objectif d'un traitement biologique est la réduction de la DBO. Habituellement, les eaux usées pénètrent dans l'usine de traitement avec une DBO supérieure à 200 mg/L, mais une décantation primaire réduit ce niveau à environ 150 mg/L avant qu'elles n'arrivent à l'étage biologique du système. Le niveau de DBO en sortie ne doit pas dépasser une fourchette d'environ 20 à 30 mg/L pour que le taux de DBO soit inférieur à 2 ou 3 mg/L après dilution dans les eaux réceptrices (rivière, lac) à proximité. Ainsi, le traitement biologique doit permettre de diviser par 6 le niveau de DBO. De simples bactéries (cellules) se nourrissent de la matière organique présente dans les eaux usées. à travers leur métabolisme, la matière organique se transforme en masse cellulaire, qui n'est plus contenue en solution mais peut être précipitée au fond d'un bassin de décantation, ou retenue sous forme de vase sur des surfaces solides ou la végétation du système. L'eau quittant le système est beaucoup plus claire que celle qui y entre.

Un facteur essentiel du fonctionnement de tout procédé biologique est un apport suffisant en oxygène. En effet, les cellules ont besoin non seulement de matière organique pour se nourrir, mais aussi d'oxygène pour respirer, exactement comme les humains. Sans un apport suffisant en oxygène, la dégradation biologique des déchets est ralentie, ce qui nécessite un allongement du séjour de l'eau dans le système. Pour un débit donné d'eau à traiter, ceci se traduit par un système plus volumineux, qui prend donc plus de place.

Pour décrire les différentes étapes du traitement des eaux usées par ordre croissant, on utilise les termes de traitement préliminaire, primaire, secondaire et tertiaire ou avancé. Le traitement biologique des eaux usées s'effectue en trois étapes : un traitement primaire, un traitement secondaire et un traitement tertiaire.

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1 Traitement primaire

La première étape du traitement est appelée « primaire » et inclut également certaines opérations préliminaires telles que l'égalisation du débit, le dégraissage (ou déshuilage), les mesures de débit, etc. Les opérations impliquées dans un traitement primaire sont le dégrillage pour retirer les plus gros objets flottant en surface, le dessablage pour extraire le sable inerte et les particules inorganiques, et la décantation qui vise à éliminer les particules organiques en suspension capables de se déposer. L'objectif principal du traitement primaire est de générer un liquide globalement homogène capable de subir un traitement biologique et une boue qui peut être traitée ou transformée séparément.

2 Traitement secondaire

L'étape suivante du traitement, dite « secondaire », est destinée à éliminer les matières organiques solubles des eaux usées. Un traitement secondaire consiste en un processus biologique et une décantation secondaire. Il est conçu pour décomposer sensiblement le contenu biologique des eaux usées, tel que celui issu des déchets humains, déchets alimentaires, savons et détergents. La dernière étape d'un traitement secondaire consiste à décanter le floc biologique ou filtrer la matière dans un bassin de sédimentation ou de clarification secondaire afin de générer des eaux à très faibles teneurs en substances organiques et de particules en suspension.

3 Traitement tertiaire

La troisième étape du traitement est appelée traitement tertiaire ou traitement avancé. Les systèmes avancés les plus communément utilisés sont l'adsorption sur charbon actif, la filtration sur sable ou autre substrat, l'échange ionique, divers procédés membranaires, la nitrification- dénitrification, la coagulation-floculation et la microfiltration.